Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. A estrutura interna do STI, bem como a interface, foram desenvolvidas para que o sistema tivesse condições de acompanhar o aluno durante a solução dos problemas propostos e, desta forma, inferir sobre o nível de conhecimento e aspectos do raciocínio do aluno, habilitando o sistema a agir de acordo com as estratégias implementadas. / The present work aims at developing and implementing a Intelligent Tutoring System in the field of Foundation Engineering, (ITS), a subject of Artificial Intelligence, available from World Wide Web. In the design of this system, a pedagogical strategy defined as Project-Based Learning (PBL) was adopted as a framework given the fact that it is thought to encompass all needs that are necessary in the Engineering profession. Engineering design comprises diagnosis of the boundary conditions of a problem, equation of all the intervenient factors affects its performance and a synthesis of all theoretical concepts related to the Field of knowledge, a set of characteristics that highlight the complexity associated to engineering science that should be necessarily incorporated to engineering learning and education. This frame of reference has been incorporated in the ITS, in a computation environment structured to emulate human tutorial experience. To enhance learning, the system incorporates a number of essential features: a robust model of domain that represents the knowledge of an specialist in foundation engineering, an interface capable of emulating a learning environment that relates the student to this background knowledge, a set of pedagogical schemes that are able to identify the student understanding at every step taken during the solution of case studies. A database containing a variety of multimedia sources on the subject can be accessed at any time to help students in receiving theoretical and practical information required to the solution of the problem. The ITS contains a series of case studies constructed in various levels of complexity implement to enforce students to identify the variables that are associated to each design problem. The internal structure of the system and its interface have been conceived to allow a continuous interaction with the student, capturing his understanding, identifying his needs and given assessment to theoretical information, all in line with the knowledge of the specialist and within the pedagogical implemented strategies.

O trabalho contextualiza historicamente, descreve e discute características de um possível perfil cognitivo dos engenheiros, atualizando-o em relação às necessidades da sociedade e da cultura contemporâneas, com base no paradigma multidisciplinar das Ciências Cognitivas, apresentado a partir da obra Como a mente funciona, de Steven Pinker, e em pesquisa bibliográfica sobre autores da área de Engenharia. Busca analisar criticamente as necessidades do ensino contemporâneo de Engenharia, identificando estratégia didáticopedagógica compatível com as características descritas no perfil. A elaboração didática de projetos foi a estratégia escolhida, por apresentar a mesma estrutura cognitiva (raciocínios, operações mentais, comportamentos, atitudes e posturas) da atividade profissional, bem como por caracterizar um contexto integrado de conceitos teóricos, atividades práticas, tomadas de decisão e vivências que deverão constituir um apoio à consolidação da memória de longa duração dos alunos, e, por conseguinte, de seu aprendizado, segundo conceitos apresentados por Roger Schank na obra Dynamic Memory Revisited. O trabalho se desenvolve com a escolha de um modelo de curso à distância estruturado a partir do mesmo paradigma, para aplicar a estratégia escolhida. Trata-se do modelo e-learning-by-doing, apresentado por Roger Schank na obra Designing world-class e-learning. São descritas atividades de planejamento, implantação e análise qualitativa de resultados de um curso-piloto à distância (com o referido modelo), de elaboração didática de um projeto de Engenharia Geotécnica, com alunos de mestrado do Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, sob coordenação do prof. Fernando Schnaid. A experiência teve excelente receptividade e aproveitamento dos alunos. O framework teórico-conceitual multidisciplinar mostrou-se enriquecedor, apontando possibilidades de continuidade da pesquisa sobre ensino de Engenharia, relacionadas ao aprofundamento do perfil dos engenheiros, ao uso didáticopedagógico de projetos e ao modelo e-learning-by-doing, todos eles com aplicação na prática docente e na formação de professores. O trabalho constituiu pesquisa para obtenção do título de doutor, no Programa de Pós-Gradução em Informática na Educação (PPGIE) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), na linha de pesquisa Paradigmas para a Pesquisa sobre Ensino Científico e Tecnológico. / This work describes and discusses engineering profile from historical, cultural and cognitive perspectives, in an attempt to fit contemporary needs based on the multidisciplinary paradigm of Cognitive Sciences. Emphasis is given to Steven Pinker’s book How the mind works and other bibliographic research reported within the Engineering domain. Needs of contemporary Engineering education are analyzed, choosing a pedagogical strategy compatible with the described profile. Didactic project making was the chosen strategy - it comprises the same cognitive structure of the professional activity, including way of thinking, mental operations, behavior, attitude and states of mind. It can also be seen as a theoretical, practical, decision making and living context that supports long term memory consolidation and, as a consequence, supports the activity of learning, following ideas presented by Roger Schank’s book Dynamic Memory Revisited. The work follows a distance learning course based on the same cognitive paradigm chosen to represent the adopted model and strategy. The strategy is based on e-learning-by-doing model introduced by Roger Schank’s book Designing world-class e-learning, which is adopted to plan and to implement an experimental distance course for a project on Geotechnical Engineering, to masters students from the Civil Engineering Graduation Program at Federal University of Rio Grande do Sul, coordinated by professor Fernando Schnaid. The experience is reported and results are qualitatively analyzed with excellent responses from students in both participation and performance. Theoretical and conceptual multidisciplinary frameworks proved to be a reach framework to present and future research related to Engineering education, engineering profile, didactic use of projects adopting the e-learning-by-doing model. This concept can be applied to graduate and undergraduate courses and to teachers´ continuous education. The work is part of the requirements designed to obtain a PhD degree at the Informatics applied to Education Graduation Program (PPGIE), from Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil, in the research line of “Paradigms for the Research on Scientific and Technological Education”.

Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. A estrutura interna do STI, bem como a interface, foram desenvolvidas para que o sistema tivesse condições de acompanhar o aluno durante a solução dos problemas propostos e, desta forma, inferir sobre o nível de conhecimento e aspectos do raciocínio do aluno, habilitando o sistema a agir de acordo com as estratégias implementadas. / The present work aims at developing and implementing a Intelligent Tutoring System in the field of Foundation Engineering, (ITS), a subject of Artificial Intelligence, available from World Wide Web. In the design of this system, a pedagogical strategy defined as Project-Based Learning (PBL) was adopted as a framework given the fact that it is thought to encompass all needs that are necessary in the Engineering profession. Engineering design comprises diagnosis of the boundary conditions of a problem, equation of all the intervenient factors affects its performance and a synthesis of all theoretical concepts related to the Field of knowledge, a set of characteristics that highlight the complexity associated to engineering science that should be necessarily incorporated to engineering learning and education. This frame of reference has been incorporated in the ITS, in a computation environment structured to emulate human tutorial experience. To enhance learning, the system incorporates a number of essential features: a robust model of domain that represents the knowledge of an specialist in foundation engineering, an interface capable of emulating a learning environment that relates the student to this background knowledge, a set of pedagogical schemes that are able to identify the student understanding at every step taken during the solution of case studies. A database containing a variety of multimedia sources on the subject can be accessed at any time to help students in receiving theoretical and practical information required to the solution of the problem. The ITS contains a series of case studies constructed in various levels of complexity implement to enforce students to identify the variables that are associated to each design problem. The internal structure of the system and its interface have been conceived to allow a continuous interaction with the student, capturing his understanding, identifying his needs and given assessment to theoretical information, all in line with the knowledge of the specialist and within the pedagogical implemented strategies.

Neste trabalho, descreve-se o processo de produção de tecnologias educacionais e de Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs), relacionando-as ao uso do ensino em Engenharia Geotécnica. Desenvolveu-se um sistema de informação baseado num modelo que integra recursos educacionais produzidos em diferentes formatos eletrônicos e um software baseado na Web para gestão destes recursos e das informações da disciplina Fundações. O software, denominado ENGEO, auxilia a estruturação do conhecimento envolvido no domínio de aplicação, fornecendo ao professor, ou equipe de gestão, ferramentas remotas de administração dos conteúdos e dos recursos educacionais. Aos alunos, a aplicação ENGEO fornece disponibilidade de informações e de conteúdo em um ambiente flexível. Este aplicativo foi desenvolvido para o curso de Engenharia Geotécnica, particularizado para Engenharia de Fundações, com o objetivo de introduzir e incentivar a utilização de sistemas baseados na Web para compartilhamento de conteúdo das disciplinas, implementar Tecnologias de Informação e Comunicação em aplicações para fins educacionais e fomentar discussões a respeito da identidade e perfil do Engenheiro e o papel da TICs no processo de formação do profissional de Engenharia. / This research describes and analyzes the production of an educational applicative based on Communication and Information Technologies (ICTs) developed for the field of Geotechnical Engineering. An information system based on a model that integrates produced educational sources in different digital formats and a Web software developed for management of these sources is described. The software, denominated as ENGEO, contains information related to the subject of Foundation Engineering. It assists structuring the knowledge in the domain of application, organizing in the Web various medias related to the subject, enabling remote administration by the lecturer or management team from tools implemented using Information and Communication Technologies (ICTs). Attempts are made to produce free and flexible assess to students of the contents of course. The experience was designed to stimulate a debate on the needs and identity of engineers and to put into perspective the role of ICTs in producing such identity.

Este estudo tem por principal objetivo investigar o aproveitamento de uma amostra de 29 estudantes que participaram de uma experiência pedagógica na disciplina Planejamento e Análise de Sistemas de Transporte, oferecida para o curso de engenharia civil da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. Essa experiência decorreu da aplicação do método aprendizagem baseada em problemas (Problem-Based Learning - PBL) na modalidade de ensino semipresencial, com o uso de uma plataforma de ensino a distância CoL (Cursos on-Line), apoiada nos estilos de aprendizagem. Os dados foram coletados por meio do instrumento - Índice de Estilos de Aprendizagem (Index of Learning Styles - ILS) de Felder e Soloman, traduzido para o português, para identificar os estilos de aprendizagem dos estudantes. O ILS foi aplicado no início da disciplina para conhecer o perfil de aprendizagem dos estudantes, auxiliar no preparo de atividades direcionadas para o público-alvo, e na composição dos grupos de acordo com seus estilos de maneira mais heterogênea e equilibrada possível, visando um melhor aproveitamento na disciplina. Para analisar o aproveitamento da amostra submetida à alternativa instrucional e os efeitos do PBL, foram utilizadas as respostas dos estudantes a um questionário de avaliação da nova proposta, respondido no final da disciplina e um questionário para avaliação do aprendizado, usado após o encerramento da disciplina. A partir das respostas desse questionário foram construídos mapas cognitivos que contribuíram para a avaliação e comparação do aprendizado da amostra com uma turma submetida ao modelo tradicional. Além desses instrumentos, na análise dos dados, foram utilizadas as notas dos estudantes da amostra e de outra turma de alunos regularmente matriculados na mesma disciplina, porém sem a inserção de inovações pedagógicas. Essas notas foram analisadas com o objetivo de investigar sua relação com os estilos de aprendizagem e com o método PBL bem como para verificar a ocorrência de aproveitamentos diferenciados entre os estudantes. Os resultados da análise qualitativa e quantitativa mostraram que os estudantes obtiveram um aproveitamento significativamente melhor com o novo desenho da disciplina. / The main purpose of this study is to investigate the performance of a sample of 29 students who participated in an educational experience in Planning and Analysis of Transportation Systems Course for civil engineering course from Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. This experience elapsed from the application of problem-based learning (PBL) method in a blended learning mode using a web-based learning - CoL (Cursos on-Line) - with the support of the leaning styles. The data were collected through the Felder and Solomans instrument - Index of Learning Styles (ILS) to identify the students learning styles. The portuguese version of the ILS was applied at the beginning of the course to find the students learning preferences to assist the development of activities directed to the public, and the composition of the groups according to their styles seeking a better use in the course. To examine the use of the sample submitted to the instructional alternative and the effects of PBL were used the responses of the students to a questionnaire for assessing the new proposal responded at the end of the course, and a questionnaire for assessment of learning that was used after the closure of the course. Cognitive maps were built from the answers of the questionnaire that contributed to this assessment and also to make the comparison of the sample with a group of students submitted to the traditional model. Besides these instruments were used the grades of the sample and also of the other group of students regularly enrolled in the same course, but without the introduction of pedagogical innovations. These grades were analyzed with the aim of investigating the relationship between the learning styles and the PBL method, and to verify the presence of differentiated performance between the groups of students. The results of the qualitative and quantitative analysis showed that students obtained a significantly better performance with the new course design.

Neste trabalho, descreve-se o processo de produção de tecnologias educacionais e de Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs), relacionando-as ao uso do ensino em Engenharia Geotécnica. Desenvolveu-se um sistema de informação baseado num modelo que integra recursos educacionais produzidos em diferentes formatos eletrônicos e um software baseado na Web para gestão destes recursos e das informações da disciplina Fundações. O software, denominado ENGEO, auxilia a estruturação do conhecimento envolvido no domínio de aplicação, fornecendo ao professor, ou equipe de gestão, ferramentas remotas de administração dos conteúdos e dos recursos educacionais. Aos alunos, a aplicação ENGEO fornece disponibilidade de informações e de conteúdo em um ambiente flexível. Este aplicativo foi desenvolvido para o curso de Engenharia Geotécnica, particularizado para Engenharia de Fundações, com o objetivo de introduzir e incentivar a utilização de sistemas baseados na Web para compartilhamento de conteúdo das disciplinas, implementar Tecnologias de Informação e Comunicação em aplicações para fins educacionais e fomentar discussões a respeito da identidade e perfil do Engenheiro e o papel da TICs no processo de formação do profissional de Engenharia. / This research describes and analyzes the production of an educational applicative based on Communication and Information Technologies (ICTs) developed for the field of Geotechnical Engineering. An information system based on a model that integrates produced educational sources in different digital formats and a Web software developed for management of these sources is described. The software, denominated as ENGEO, contains information related to the subject of Foundation Engineering. It assists structuring the knowledge in the domain of application, organizing in the Web various medias related to the subject, enabling remote administration by the lecturer or management team from tools implemented using Information and Communication Technologies (ICTs). Attempts are made to produce free and flexible assess to students of the contents of course. The experience was designed to stimulate a debate on the needs and identity of engineers and to put into perspective the role of ICTs in producing such identity.

O trabalho contextualiza historicamente, descreve e discute características de um possível perfil cognitivo dos engenheiros, atualizando-o em relação às necessidades da sociedade e da cultura contemporâneas, com base no paradigma multidisciplinar das Ciências Cognitivas, apresentado a partir da obra Como a mente funciona, de Steven Pinker, e em pesquisa bibliográfica sobre autores da área de Engenharia. Busca analisar criticamente as necessidades do ensino contemporâneo de Engenharia, identificando estratégia didáticopedagógica compatível com as características descritas no perfil. A elaboração didática de projetos foi a estratégia escolhida, por apresentar a mesma estrutura cognitiva (raciocínios, operações mentais, comportamentos, atitudes e posturas) da atividade profissional, bem como por caracterizar um contexto integrado de conceitos teóricos, atividades práticas, tomadas de decisão e vivências que deverão constituir um apoio à consolidação da memória de longa duração dos alunos, e, por conseguinte, de seu aprendizado, segundo conceitos apresentados por Roger Schank na obra Dynamic Memory Revisited. O trabalho se desenvolve com a escolha de um modelo de curso à distância estruturado a partir do mesmo paradigma, para aplicar a estratégia escolhida. Trata-se do modelo e-learning-by-doing, apresentado por Roger Schank na obra Designing world-class e-learning. São descritas atividades de planejamento, implantação e análise qualitativa de resultados de um curso-piloto à distância (com o referido modelo), de elaboração didática de um projeto de Engenharia Geotécnica, com alunos de mestrado do Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, sob coordenação do prof. Fernando Schnaid. A experiência teve excelente receptividade e aproveitamento dos alunos. O framework teórico-conceitual multidisciplinar mostrou-se enriquecedor, apontando possibilidades de continuidade da pesquisa sobre ensino de Engenharia, relacionadas ao aprofundamento do perfil dos engenheiros, ao uso didáticopedagógico de projetos e ao modelo e-learning-by-doing, todos eles com aplicação na prática docente e na formação de professores. O trabalho constituiu pesquisa para obtenção do título de doutor, no Programa de Pós-Gradução em Informática na Educação (PPGIE) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), na linha de pesquisa Paradigmas para a Pesquisa sobre Ensino Científico e Tecnológico. / This work describes and discusses engineering profile from historical, cultural and cognitive perspectives, in an attempt to fit contemporary needs based on the multidisciplinary paradigm of Cognitive Sciences. Emphasis is given to Steven Pinker’s book How the mind works and other bibliographic research reported within the Engineering domain. Needs of contemporary Engineering education are analyzed, choosing a pedagogical strategy compatible with the described profile. Didactic project making was the chosen strategy - it comprises the same cognitive structure of the professional activity, including way of thinking, mental operations, behavior, attitude and states of mind. It can also be seen as a theoretical, practical, decision making and living context that supports long term memory consolidation and, as a consequence, supports the activity of learning, following ideas presented by Roger Schank’s book Dynamic Memory Revisited. The work follows a distance learning course based on the same cognitive paradigm chosen to represent the adopted model and strategy. The strategy is based on e-learning-by-doing model introduced by Roger Schank’s book Designing world-class e-learning, which is adopted to plan and to implement an experimental distance course for a project on Geotechnical Engineering, to masters students from the Civil Engineering Graduation Program at Federal University of Rio Grande do Sul, coordinated by professor Fernando Schnaid. The experience is reported and results are qualitatively analyzed with excellent responses from students in both participation and performance. Theoretical and conceptual multidisciplinary frameworks proved to be a reach framework to present and future research related to Engineering education, engineering profile, didactic use of projects adopting the e-learning-by-doing model. This concept can be applied to graduate and undergraduate courses and to teachers´ continuous education. The work is part of the requirements designed to obtain a PhD degree at the Informatics applied to Education Graduation Program (PPGIE), from Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil, in the research line of “Paradigms for the Research on Scientific and Technological Education”.

Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. Este trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um Sistema Tutor Inteligente (STI), disciplina da Inteligência Artificial, disponibilizado para acesso pela World Wide Web e modelado para o domínio da Engenharia de Fundações. No planejamento desse STI optou-se pela implementação da estratégia pedagógica baseada em elaboração de projeto (Project-Based Learning - PBL), atividade que, supõe-se, contém a síntese das habilidades desejadas para o profissional da área das Engenharias. A elaboração de projetos pressupõe o diagnóstico das condições iniciais do problema a ser resolvido, o equacionamento e a síntese de conhecimento necessária para propor soluções viáveis, características que evidenciam a complexidade da ação de projetar e vêm ao encontro das necessidades complexas do ensino de Engenharia. Este tema integra o framework teórico desta Tese. Nele contextualiza-se o problema da formação do engenheiro contemporâneo, destacando-se as estratégias de raciocínio necessárias para a análise, equacionamento e proposição de soluções para problemas rotineiros no exercício profissional. Estes pressupostos são estruturados em um STI que envolve o uso de recursos computacionais com a intenção de simular a tutoria humana. A estrutura interna do STI, bem como a interface, foram desenvolvidas para que o sistema tivesse condições de acompanhar o aluno durante a solução dos problemas propostos e, desta forma, inferir sobre o nível de conhecimento e aspectos do raciocínio do aluno, habilitando o sistema a agir de acordo com as estratégias implementadas. / The present work aims at developing and implementing a Intelligent Tutoring System in the field of Foundation Engineering, (ITS), a subject of Artificial Intelligence, available from World Wide Web. In the design of this system, a pedagogical strategy defined as Project-Based Learning (PBL) was adopted as a framework given the fact that it is thought to encompass all needs that are necessary in the Engineering profession. Engineering design comprises diagnosis of the boundary conditions of a problem, equation of all the intervenient factors affects its performance and a synthesis of all theoretical concepts related to the Field of knowledge, a set of characteristics that highlight the complexity associated to engineering science that should be necessarily incorporated to engineering learning and education. This frame of reference has been incorporated in the ITS, in a computation environment structured to emulate human tutorial experience. To enhance learning, the system incorporates a number of essential features: a robust model of domain that represents the knowledge of an specialist in foundation engineering, an interface capable of emulating a learning environment that relates the student to this background knowledge, a set of pedagogical schemes that are able to identify the student understanding at every step taken during the solution of case studies. A database containing a variety of multimedia sources on the subject can be accessed at any time to help students in receiving theoretical and practical information required to the solution of the problem. The ITS contains a series of case studies constructed in various levels of complexity implement to enforce students to identify the variables that are associated to each design problem. The internal structure of the system and its interface have been conceived to allow a continuous interaction with the student, capturing his understanding, identifying his needs and given assessment to theoretical information, all in line with the knowledge of the specialist and within the pedagogical implemented strategies.

Orientadores: Roger Josef Zemp, Flavio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T20:37:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Waki_Renata_M.pdf: 3835384 bytes, checksum: c0857e96e600a266ca359e3df135543d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta dissertação descreve a montagem de um sistema de resfriamento deságua e as avaliações nele realizadas visando sua utilização para o ensino de sistemas de processos para alunos de graduação. O ensino de sistemas de processos restringe-se, normalmente, à modelagem e simulação computacional, sendo poucas as vezes que o aluno tem um contato com o processo real. Buscando contribuir para uma melhorar aprendizagem nesta área e aplicar conceitos teóricos na prática, estruturou-se o referido sistema. Este sistema foi construído em escala de planta-piloto e é formado pelos subsistemas trocador de calor e torre de resfriamento. Para medição das variáveis de processo, foi feita uma instrumentação industrial padrão nos subsistemas com sensores de temperatura, umidade, vazão e pressão diferencial. Estes instrumentos foram conectados a um módulo de aquisição e registro de variáveis (datalogger) que possui comunicação serial RS485 com protocolo MODBUS. O uso deste aparelho possibilita o envio dos parâmetros do processo a terminais de computadores para acompanhamento on-line ou para armazenamento e posteriores análises. Para melhor visualização do processo, foram feitas telas supervisórias utilizando-se para isso o software Indusoft Web Studio v6.1. Por fim, foram realizados testes no subsistema torre de resfriamento para verificação de seu funcionamento e correção dos erros encontrados. Neste projeto, foi desenvolvida também uma equação empírica para o cálculo direto da temperatura de bulbo úmido do ar, facilitando, assim, sua determinação principalmente quando se deseja fazer um monitoramento contínuo desta. / Abstract: This work describes proposal for complementing Process Systems Engineering (PSE) undergraduate learning. Traditional teaching of PSE is normally restricted to modeling and computer simulations, with very little contact with actual processes. We felt that applying theoretical concepts to practical problems would be very welcome by the students and improve their understanding of PSE. For this purpose we designed and built an experimental setup consisting of a process system (a heat exchanger) and a utility system (a cooling tower). A set of industrial-standard instrumentation was used for measuring process variables: flow, temperature, humidity and pressure drop sensors. All instruments are connected to an industrial data-logging device. The measured process parameters are sent from the datalogger to a computer using the MODBUS/RS485 standard, and displayed to the user as process flowsheets. The flowsheets and additional screens were developed using the industrial-standard supervisory control and data acquisition system InduSoft Web Studio v6.1. Data can be continuously monitored or stored in files for further off-line processing. Some tests were made on the cooling tower system to verify its behaviour and correct the problems found. In this work, it was also developed an empirical equation through which it is possible to calculate the air wet bulb temperature in a direct way. This is specially interesting in its continuous monitoring in a process. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

A adequação dos espaços de ensino-aprendizagem que incentivem a formação de profissionais com habilidades em criatividade e inovação e o desenvolvimento de trabalho colaborativo é cada vez mais constatada em conceituadas instituições de ensino e corporações nos país e no exterior. São ambientes concebidos ou adaptados para auxiliar a realização de atividades em equipes utilizando diferentes estratégias de ensinoaprendizagem com participação ativa e colaborativa dos alunos; ambientes equipados com recursos tecnológicos e mobiliários especiais, utilizados segundo dinâmicas que valorizem sua eficácia e vida útil. No entanto, há pouco conhecimento desenvolvido e informação consolidada sobre como conceber, projetar e operar estes espaços, de modo a potencializar a aprendizagem. O objetivo principal dessa pesquisa é o desenvolvimento de uma ferramenta para levantamento de exigências e requisitos para definição de diretrizes norteadoras para intervenções, sejam elas projetos de novos espaços ou adaptações em ambientes construídos já existentes, e para operação dos mesmos. Essa ferramenta não prescreve soluções, mas auxilia as partes interessadas nos diferentes processos envolvidos, ao tratar de assuntos como categorização de tipologia de espaços, aspectos físicos, mobiliário, equipamentos, entre vários fatores associados a concepção e funcionamento (operação e uso). Seu foco são as instituições de ensino e cursos de engenharia. A pesquisa utiliza como métodos de pesquisa revisão bibliográfica, estudos de espaços, acompanhamento de disciplinas, entrevistas e visitas técnicas, e sondagem nãoprobabilística (survey) com docentes, funcionários e alunos dos cursos de Engenharia Civil e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Como referenciais para o desenvolvimento dessas ferramentas são apresentados espaços desse tipo em instituições norte-americanas e iniciativas em instituições brasileiras, voltadas principalmente para o ensino de engenharia, e também alguns casos de ambientes corporativos e makerspaces. Como resultados obtidos, além da ferramenta, a pesquisa levanta informações sobre as características e a utilização de ambientes adequados às novas estratégias de ensino aprendizagem e testa a ferramenta elaborada em espaços das edificações que abrigam cursos de engenharia da Universidade de São Paulo. / The adequacy of teaching and learning spaces that encourage the development of professionals with skills in creativity and innovation and the development of collaborative work is increasingly found in reputable educational institutions and corporations in the country and abroad. They are environments designed or adapted to assist in the realization of activities in teams using different teaching-learning strategies with active and collaborative participation of students; environments equipped with technology and special furniture, used in accordance with dynamics that enhance the effectiveness and usefulness. However, there is little consolidated knowledge on how to conceive, design and operate these spaces in order to enhance learning. The main objective of this research is to develop a tool to determine the requirements and needs for setting guidelines for interventions, whether they are projects of new spaces or adaptations in existing built environments, and the operation thereof. This tool does not prescribe solutions, but helps stakeholders involved in the different processes to address issues such as categorization of spaces typology, physical, furniture, and equipment among several other factors associated with design and operation. The tool is directed at educational institutions and engineering courses. The research methods includes literature review, research in the use of space, course observation, interviews and technical visits, and a non-probabilistic survey, with faculty, staff and students of civil and environmental engineering courses at the Polytechnic School of the University of Sao Paulo. As a reference for the development of these tools similar spaces are presented from American institutions and initiatives in Brazilian institutions, primarily focused on engineering education, and also some cases of corporate environments and makerspaces. In addition to the tool, the research results in information on the characteristics and the use of appropriate environments to new teaching and learning strategies and tests the tool within spaces in the buildings that house engineering courses at the University of São Paulo.